Desenvolvimento de uma linhagem industrial de Saccharomyces cerevisiae para aplicação na produção de etanol de segunda geração a partir de correntes ricas em xilose

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorTorres, Fernando Araripe Gonçalves-
Autor(es): dc.contributorReis, Viviane Castelo Branco-
Autor(es): dc.contributordanuzamoyses@petrobras.com.br-
Autor(es): dc.creatorMoysés, Danuza Nogueira-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-10-23T15:45:58Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-10-23T15:45:58Z-
Data de envio: dc.date.issued2024-10-17-
Data de envio: dc.date.issued2024-10-17-
Data de envio: dc.date.issued2024-10-17-
Data de envio: dc.date.issued2016-06-30-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://repositorio.unb.br/handle/10482/50618-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/891434-
Descrição: dc.descriptionTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.-
Descrição: dc.descriptionA fermentação de xilose, o segundo açúcar mais abundante em materiais lignocelulósicos, é uma etapa crítica para viabilidade econômica da produção de etanol de segunda geração. O presente trabalho descreve estratégias de modificação genética e de adaptação metabólica usadas na obtenção da primeira linhagem industrial de Saccharomyces cerevisiae recombinante desenvolvida no país, capaz de fermentar a xilose presente em hidrolisados lignocelulósico, com via da xilose isomerase integrada ao genoma. Como resultado, foi desenvolvida uma linhagem recombinante robusta capaz de converter de forma eficiente ambos os açúcares, xilose e a glicose, presentes no hidrolisado, obtendo-se alta concentração de etanol, 46 g/L, com produção do xilitol < 0,15 g/L. Esta levedura diploide foi construída de forma a estar adequada às condições de aplicação industrial, com a integração múltipla do gene XylA de Piromyces sp., interrupção das duas cópias do gene da aldose redutase endógena (GRE3) com cópias extras do gene codificador da xiluloquinase (XKS1::Δgre3), e remoção de todas as marcas de seleção dominantes. A linhagem se mostrou capaz de converter a xilose presente no hidrolisado com os melhores rendimentos já relatados, Yp/s=0,48 g de etanol/g de xilose, em escala de bancada de 1L, com alta tolerância a inibidores (4,6 g/L ácido acético). E comprovou o papel da adaptação metabólica no ajuste metabólico para a melhora na utilização da xilose. Além dessa abordagem, o presente trabalho também trouxe o ineditismo de desenvolver, por meio de desenho racional, um transportador Hxt3 endógeno com a mutação T210V capaz de transportar xilose. O papel da alteração deste resíduo e seu equivalente homólogo se mostrou uma característica conservada entre Hxt3 e Hxt5. O transportador Hxt3 mutante foi capaz de restaurar o crescimento de levedura hxt-null (EBY.VW4000) em xilose permitido um maior crescimento em comparação com os demais transportadores testados. Por fim, foram indicados novos potenciais transportadores derivados de Hxt3, Hxt5 e Hxt7 evoluídos em xilose que mostram uma melhora no crescimento e consumo de açúcares pela levedura hxt-null, expressando individualmente cada permease. A combinação das duas abordagens desenvolvidas aqui pode ser o caminho para o aumento da produtividade das futuras fermentações industriais para produção de etanol de lignocelulose.-
Descrição: dc.descriptionXylose is the second most abundant sugar in lignocellulosic materials and improved fermentation of this pentose is a crucial step for cost-effective cellulosic ethanol production. With this goal, we describe in this work rational metabolic engineering and evolutionary strategies in order to obtain the first Brazilian recombinant industrial Saccharomyces cerevisiae strain capable of efficient xylose fermentation. The genetic modifications included the integration of multiple copies of the Piromyces sp. xylose isomerase gene (XylA) and the disruption of both copies of endogenous GRE3 (aldose reductase) with the yeast xylulokinase (XKS1::Δgre3). All dominant markers were excised by using Cre recombinase. The resulting recombinant strain efficiently converts xylose and glucose sugars present in lignocellulosic hydrolysate to high ethanol titer (46 g/L), low xylitol (<0,15 g/L) and was able to convert hydrolysate xylose to ethanol with a yield of 0.49 g ethanol/g xylose (the highest yield reported to date) even at high inhibitor concentration (4,6 g/L acetic acid). Evolutionary engineering of the recombinant strain proved to be essential to improve xylose utilization. We also introduced a mutation (T210V) in the HXT3 hexose transporter, which enabled it to transport xylose, an unprecedented result. Rational design showed a conserved effect in both Hxt3 and Hxt5. The mutated Hxt3 transporter restored growth on xylose in an hxt-null strain (EBY.VW.4000) with enhanced growth compared to other endogenous hexose transporters tested. By using xylose evolution, we obtained potential new evolved Hxt3, Hxt5 and Hxt7 transporters that allowed improved growth on xylose by the hxt-null strain expressing each permease individually. The combination of the two approaches described in this work should pave the way for higher productivity of second generation lignocellulosic fermentation.-
Descrição: dc.descriptionInstituto de Ciências Biológicas (IB)-
Descrição: dc.descriptionPrograma de Pós-Graduação em Biologia Molecular-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsAcesso Aberto-
Palavras-chave: dc.subjectFermentação de xilose-
Palavras-chave: dc.subjectSaccharomyces cerevisiae-
Palavras-chave: dc.subjectModificação genética-
Palavras-chave: dc.subjectEtanol de segunda geração-
Título: dc.titleDesenvolvimento de uma linhagem industrial de Saccharomyces cerevisiae para aplicação na produção de etanol de segunda geração a partir de correntes ricas em xilose-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional – UNB

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